En ny æra i robotteknologi: Berøringbasert objektrotasjon

I en banebrytende utvikling har et team av ingeniører ved University of California San Diego (UCSD) designet en robotisk hånd som kan rotere objekter ved hjelp av berøring alene, uten å ha behov for visuell innputt. Dette innovative tilnærmingen ble inspirert av den lettheten mennesker håndterer objekter uten nødvendigvis å se dem.

En berøringsfølsom tilnærming til objektmanipulasjon

Teamet utstyrte en fire-fingeret robotisk hånd med 16 berøringsensorer fordelt over palmene og fingrene. Hver sensor, som koster rundt 12 dollar, utfører en enkel funksjon: den detekterer om et objekt berører den eller ikke. Dette tilnærmingen er unikt som det baserer seg på mange lavkostnads-, lavoppløsnings berøringsensorer som bruker enkle binære signaler – berøring eller ikke berøring – for å utføre robotisk håndrotasjon.

I motsetning til andre metoder som avhenger av noen få høykostnads-, høyoppløsnings berøringsensorer festet til et lite område av den robotiske hånden, primært på fingertuppene. Xiaolong Wang, en professor i elektro- og datateknikk ved UC San Diego, som ledet studien, forklarte at disse tilnærmingene har flere begrensninger. De minimerer sjansen for at sensorene kommer i kontakt med objektet, og begrenser systemets sansningsevne. Høyoppløsnings berøringsensorer som gir informasjon om tekstur er ekstremt vanskelige å simulere og er forbudt dyre, noe som gjør det vanskelig å bruke dem i virkelige eksperimenter.

Kraften av binære signaler

“Vi viser at vi ikke trenger detaljer om et objekts tekstur for å gjøre denne oppgaven. Vi trenger bare enkle binære signaler om hvorvidt sensorene har berørt objektet eller ikke, og disse er mye enklere å simulere og overføre til den virkelige verden,” sa Wang.

Teamet trente sitt system ved hjelp av simulasjoner av en virtuell robotisk hånd som roterer en diversifisert samling av objekter, inkludert de med uregelmessige former. Systemet vurderer hvilke sensorer på hånden som berøres av objektet på et gitt tidspunkt under rotasjonen. Det vurderer også nåværende posisjoner av håndens ledd, samt deres tidligere handlinger. Ved hjelp av denne informasjonen, instruerer systemet den robotiske hånden hvilket ledd som må gå hvor i neste tidspunkt.

Fremtiden for robotmanipulasjon

Forskerne testet sitt system på den virkelige robotiske hånden med objekter som systemet ikke hadde møtt før. Den robotiske hånden kunne rotere en rekke objekter uten å stoppe eller tape grep. Objektene inkluderte en tomat, en pepper, en boks med jordnøttesmør, og en leke-rubberand, som var det mest utfordrende objektet på grunn av sin form. Objekter med mer komplekse former tok lengre tid å rotere. Den robotiske hånden kunne også rotere objekter rundt forskjellige akser.

Teamet jobber nå med å utvide sin tilnærming til mer komplekse manipulasjonsoppgaver. De utvikler nå teknikker for å enable robotiske hender til å fange, kaste og jonglere, for eksempel. “Håndmanipulasjon er en svært vanlig ferdighet som mennesker har, men det er svært komplekst for roboter å mestre,” sa Wang. “Hvis vi kan gi roboter denne ferdigheten, vil det åpne døren til de typene oppgaver de kan utføre.”

Dette utviklingen markerer et betydelig skritt fremover i feltet robotteknologi, potensielt åpner veien for roboter som kan manipulere objekter i mørke eller visuelt utfordrende miljøer.